本技術(shù)涉及水合物相平衡條件測試，尤其涉及一種相平衡條件測試方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、氣體水合物是氣體與水在一定的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)下生成的一種非化學(xué)計量的、類冰狀的結(jié)晶化合物，常見的水合物可以包括甲烷(ch4)、二氧化碳(co2)、氫氣(h2)等氣體，以及四氫呋喃(thf)、環(huán)戊烷(cp)等碳?xì)浠衔铩Ｋ衔锏纳蛇^程是水合物、水、氣體之間達(dá)到平衡狀態(tài)的過程，這個過程會受到溫度、壓力變化的影響而發(fā)生變化。水合物相平衡是指氣體水合物在一定的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)條件下生成，并達(dá)到相態(tài)體系動態(tài)平衡。

2、對氣體水合物相平衡的測試是研究氣體水合物的基礎(chǔ)。目前測試氣體水合物相平衡條件的方法主要有觀察法和圖形法。觀察法需要大量的時間來觀察反應(yīng)釜中氣體水合物的生成和分解過程，從而確定氣體水合物的相平衡條件，但由于觀察過程中不可避免地受到人為因素的影響，會產(chǎn)生不同的測量結(jié)果。圖形法主要包括定溫、定容、定壓三種方法。在圖形法中，溫度、體積、壓力三個參數(shù)中的一個保持不變，改變其余兩個參數(shù)中的一個，使氣體水合物生成或分解，然后做出整個過程的關(guān)系圖，通過關(guān)系圖確定氣體水合物的相平衡條件。無論是觀察法還是圖形法都存在測試環(huán)境要求高、周期長、成本高、人為因素影響嚴(yán)重、準(zhǔn)確性低的問題。此外，基于統(tǒng)計熱力學(xué)的vdw-p模型、chen-guo模型等也廣泛應(yīng)用于預(yù)測氣體水合物相平衡條件，但這些模型大都依賴于相平衡測試數(shù)據(jù)，預(yù)測精度低，無法預(yù)測未知氣體水合物的相平衡條件。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種相平衡條件測試方法、裝置及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的水合物相平衡條件的預(yù)測方法對于測試環(huán)境的要求高、周期長、成本高、人為因素影響嚴(yán)重、準(zhǔn)確性低，對于缺少測試數(shù)據(jù)的體系的預(yù)測精度低，以及無法預(yù)測組成未知體系的水合物的相平衡條件的技術(shù)問題。

2、本技術(shù)實施例提供一種相平衡條件測試方法，應(yīng)用于水合物相平衡條件的相平衡條件測試系統(tǒng)，所述相平衡條件測試系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、反應(yīng)釜、循環(huán)制冷器，所述相平衡條件測試方法包括：

3、通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以生成水合物；

4、在確定生成所述水合物后，通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第二速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以分解所述水合物；

5、獲取所述水合物在生成過程中的降溫數(shù)據(jù)及與所述降溫數(shù)據(jù)對應(yīng)的第一壓力數(shù)據(jù)，并獲取所述水合物在分解過程中的升溫數(shù)據(jù)及與所述升溫數(shù)據(jù)對應(yīng)的第二壓力數(shù)據(jù)；

6、確定在所述降溫數(shù)據(jù)與所述升溫數(shù)據(jù)處于同一溫度值的情況下，所述降溫數(shù)據(jù)對應(yīng)的第一壓力數(shù)據(jù)與所述升溫數(shù)據(jù)對應(yīng)的第二壓力數(shù)據(jù)之間的壓力差；

7、確定所述壓力差為零時所對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)為所述水合物的一組相平衡條件。

8、在一些實施例中，在確定所述壓力差為零時所對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)為所述水合物的一組相平衡條件之前，所述相平衡條件測試方法還包括：

9、當(dāng)所述壓力差小于臨界閾值時，通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第三速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，其中，所述臨界閾值大于零，所述第三速率小于所述第二速率。

10、在一些實施例中，在確定所述壓力差為零時所對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)為所述水合物的一組相平衡條件之后，所述相平衡條件測試方法還包括：

11、通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于所述第二速率將所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度提升預(yù)設(shè)溫度。

12、在一些實施例中，所述相平衡條件測試系統(tǒng)還包括第一高壓球閥，在通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于所述第二速率將所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度提升預(yù)設(shè)溫度之后，所述相平衡條件測試方法還包括：

13、通過所述控制系統(tǒng)開啟所述第一高壓球閥，將所述反應(yīng)釜內(nèi)的氣體排出，使得所述反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降低至目標(biāo)壓力。

14、在一些實施例中，所述相平衡條件測試系統(tǒng)還包括第二高壓球閥、第三高壓球閥、真空泵，在通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度之前，所述相平衡條件測試方法還包括：

15、通過所述控制系統(tǒng)開啟所述第二高壓球閥，及關(guān)閉所述第一高壓球閥和所述第三高壓球閥；

16、通過所述控制系統(tǒng)開啟所述真空泵，使得所述真空泵對所述反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空處理；

17、當(dāng)檢測到所述反應(yīng)釜內(nèi)的壓力小于預(yù)設(shè)壓力閾值時，通過所述控制系統(tǒng)開啟所述第一高壓球閥，及關(guān)閉所述真空泵；

18、通過所述控制系統(tǒng)開啟所述第三高壓球閥，以向所述反應(yīng)釜注入氣體；

19、當(dāng)檢測到所述反應(yīng)釜內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)初始壓力時，通過所述控制系統(tǒng)關(guān)閉所述第三高壓球閥。

20、在一些實施例中，所述相平衡條件測試方法還包括：

21、在通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第二速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度之前，通過所述控制系統(tǒng)控制循環(huán)制冷器維持所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度在預(yù)設(shè)時長內(nèi)保持不變；

22、在通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度之后，根據(jù)所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)判斷所述反應(yīng)釜內(nèi)是否生成所述水合物。

23、本技術(shù)實施例還提供一種相平衡條件測試裝置，應(yīng)用于相平衡條件測試系統(tǒng)，所述相平衡條件測試系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、反應(yīng)釜、循環(huán)制冷器，所述相平衡條件測試裝置包括：生成模塊，用于通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以生成水合物；分解模塊，用于在確定生成所述水合物后，通過所述控制系統(tǒng)控制所述循環(huán)制冷器基于第二速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以分解所述水合物；獲取模塊，用于獲取所述水合物在生成過程中的降溫數(shù)據(jù)及與所述降溫數(shù)據(jù)對應(yīng)的第一壓力數(shù)據(jù)，并獲取所述水合物在分解過程中的升溫數(shù)據(jù)及與所述升溫數(shù)據(jù)對應(yīng)的第二壓力數(shù)據(jù)；確定模塊，用于確定在所述降溫數(shù)據(jù)與所述升溫數(shù)據(jù)處于同一溫度值的情況下，所述降溫數(shù)據(jù)對應(yīng)的第一壓力數(shù)據(jù)與所述升溫數(shù)據(jù)對應(yīng)的第二壓力數(shù)據(jù)之間的壓力差；測試模塊，用于確定所述壓力差為零時所對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)為所述水合物的一組相平衡條件。

24、本技術(shù)實施例還提供一種相平衡條件測試系統(tǒng)，所述相平衡條件測試系統(tǒng)包括：計算機設(shè)備、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、反應(yīng)釜、第一高壓球閥、第二高壓球閥、第三高壓球閥、真空泵、溫度傳感器、壓力傳感器、循環(huán)制冷器；所述反應(yīng)釜用于容納生成水合物的反應(yīng)氣體；所述循環(huán)制冷器用于調(diào)節(jié)所述水合物在生成過程和分解過程所需的溫度；所述第一高壓球閥用于將所述反應(yīng)釜內(nèi)的氣體排出；所述第二高壓球閥通過管線連接所述真空泵，用于配合所述真空泵對所述反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空處理；所述第三高壓球閥用于向所述反應(yīng)釜內(nèi)加入氣體；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述溫度傳感器、所述壓力傳感器連接，用于實時采集所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)；所述計算機設(shè)備與所述控制系統(tǒng)、所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)與所述循環(huán)制冷器、所述真空泵、所述第一高壓球閥、所述第二高壓球閥、所述第三高壓球閥連接，所述計算機設(shè)備用于對所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時采集到的所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，得到分析結(jié)果；所述控制系統(tǒng)用于根據(jù)所述分析結(jié)果動態(tài)調(diào)整所述循環(huán)制冷器、所述真空泵、所述第一高壓球閥、所述第二高壓球閥、所述第三高壓球閥的工作狀態(tài)，以實現(xiàn)相平衡條件的測試。

25、在一些實施例中，所述控制系統(tǒng)還用于：控制所述循環(huán)制冷器基于第一速率降低所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以生成水合物；及在確定生成所述水合物后，控制所述循環(huán)制冷器基于第二速率提升所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，以分解所述水合物；及控制循環(huán)制冷器維持所述反應(yīng)釜內(nèi)的溫度在預(yù)設(shè)時長內(nèi)保持不變。

26、在一些實施例中，所述計算機設(shè)備包括存儲器、處理器，及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的所述計算機設(shè)備的測試程序，所述計算機設(shè)備的測試程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述實施例所述的相平衡條件測試方法的步驟。

27、本技術(shù)在所述水合物在生成過程中的降溫曲線和所述水合物在分解過程中的升溫曲線在同一溫度下對應(yīng)的壓力差為零時，自動判定相平衡條件并存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠快速、準(zhǔn)確、簡便地預(yù)測多種復(fù)雜體系以及未知體系中水合物的相平衡條件，實現(xiàn)了水合物相平衡條件的自動化測試和記錄，降低了人工操作誤差，縮短了測試周期，提高了測試效率；通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時采集溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)，并通過計算機進(jìn)行實時分析和判斷水合物的相平衡條件，能夠根據(jù)實際情況及時做出調(diào)整，提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；能夠精確控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力，并根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整循環(huán)制冷器的工作狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)對水合物的生成過程和分解過程的精確控制，從而為水合物的生成和分解提供了穩(wěn)定的測試環(huán)境。